DE2323934A1

DE2323934A1 - PROTECTIVE CIRCUIT FOR SWITCHING TRANSISTORS

Info

Publication number: DE2323934A1
Application number: DE19732323934
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Naessl
Original assignee: Atoma 8264 Waldkraiburg GmbH; ATOMA GmbH
Current assignee: Atoma Gesellschaft fur Automatische Waagen GmbH
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1973-05-11
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE2323934C2

Description

Schutzschaltung für Schalttransistoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung fül einen in Reihe mit einer Last geschalteten Schalt ransistor bei Kurzschluß und Überlastung der Last. Protection circuit for switching transistors The invention relates on a protective circuit for a switching transistor connected in series with a load in the event of a short circuit and overload of the load.

Für den Schutz elektronischer Steuerausgänge für relais, Magnetventile und dergleichen gegen Kabelkurzschlüsse, gegen das Anschließen falscher Lastwiderstände und dergleichen genügen Schmelzsicherungen nur in den seltesten Fällen. Deshalb müssen hierfür besondere Schutzschaltungen vorgesehen werden. Schalttransistoren der zu schütz-enden Art wurden bei Kurzschluß und Überlastung der Last bisher dadurch geschützt, daß sie gekühlt wurden. Eine Zerstörung bei Überlast und Kurzschluß ist hierbei bei längerer Störzeit nicht zu vermeiden.For the protection of electronic control outputs for relays, solenoid valves and the like against cable short circuits, against connecting incorrect load resistors and the like, fuses are only sufficient in the rarest of cases. That's why have to special protective circuits are provided for this. Switching transistors of the type to be protected were previously in the event of a short circuit and overloading of the load protected that they were chilled. Destruction in the event of overload and short circuit is this cannot be avoided in the event of a longer downtime.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für einen Schalttransistor zu schaffen, welche kontinuierlich dafür sorgt, daß der Schalttransistor immer, also auch im Kurzschlußfall, im Schaltbetrieb arbeitet.The invention is based on the object of a protective circuit for to create a switching transistor, which continuously ensures that the switching transistor always works in switching mode, including in the event of a short circuit.

Diese Aufgabe wird mit einer Schutzschaltung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine laststromabhängige Begrenzungsschaltung für den Basisstrom des Schalttransistors und eine Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors abhängig vom La0strom vorgesehen sind. Durch diese Schutzschaltung wird die Kollektorverlustleistung des Schalttransistors so klein gehalten, daß eine Kühlung des Schalttransistors nicht nötig ist und der Schalttransistor trotzdem mit Sicherheit auch bei länger andauernden Kurzschlüssen oder Überlastungen der Last geschützt ist.This task is accomplished with a protective circuit of the type described at the beginning Type solved according to the invention in that a load current-dependent limiting circuit for the base current of the switching transistor and a circuit for intermittent Switching off the switching transistor are provided depending on the La0strom. Through this Protection circuit, the collector power loss of the switching transistor becomes so small held that a cooling of the switching transistor is not necessary and the switching transistor nevertheless with certainty even in the case of long-lasting short circuits or overloads the load is protected.

Zweckmäßig ist in der Schaltung zum intermittierenden Abschalten eine Schmitt-Triggerschaltung vorgesehen. Diese Schmitt-Triggerschaltung hat dieFunktion, die flachen Flanken der von der Schaltung zum intermittierenden Abschalten übertragenen Spannung in steile Flanken umzuwandeln und damit den Schaltvorgang zu beschleunigen.It is useful to have one in the circuit for intermittent shutdown Schmitt trigger circuit provided. This Schmitt trigger circuit has the function the flat edges of those transmitted by the intermittent shutdown circuit Convert voltage into steep edges and thus accelerate the switching process.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der laststromabhängigen Begrenzungsschaltung besteht darin, daß diese aus einem über einen Spannungsteiler laststromabhängig gesteuerten, auf die Basis des Schalttransistors geschalteten Transistor besteht.An advantageous embodiment of the load current-dependent limiting circuit consists in the fact that this consists of a load current-dependent via a voltage divider controlled transistor connected to the base of the switching transistor.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung ist weiter zweckmäßig so aufgebaut, daß die Schaltung zum intermittierenden Abschalten aus einer Diode zwischen dem Emitter des Schalttransistors und der Bats eines weiteren Transistors besteht, wobei zwischen der Diode und dem Emitter des weiteren Transistors ein Kondensator liegt, der weitere Transistor in Reihe mit einem Spannungsteiler an der Versorgungsspannung liegt und ein Abgriff des Spannungsteilers über eine weitere Diode an den Eingang für die Steuerung des Schalttransistors geführt ist. Dabei liegt die Schmitt-Triggerschaltung zweckmäßig zwischen dem Abgriff des Spannungsteilers und der weiteren Diode.The protective circuit according to the invention is also expediently so built up, that the circuit for intermittent disconnection from a diode between the Emitter of the switching transistor and the bats of a further transistor consists, wherein there is a capacitor between the diode and the emitter of the further transistor, the further transistor in series with a voltage divider on the supply voltage and a tap of the voltage divider is connected to the input via another diode is performed for the control of the switching transistor. The Schmitt trigger circuit is located here expediently between the tap of the voltage divider and the further diode.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schutzschaltung.The only figure in the drawing shows a schematic circuit diagram of an embodiment of the protective circuit according to the invention.

In der in der Figur gezeigten Schaltung wird einem Eingang 24 ein Steuersignal zugeführt. Dieses Steuersignal geht zur Basis eines Transistors T13 und schaltet diesen durch. So erhält ein Schalttransistor Ti einen Basisstrom und wird eingeschaltet. Hierdurch wird der Laststrom für eine in Reihe mit dem Schalttransistor T15 liegende Last L, elche durch eine DiM e Dl überbrückt ist, eingeschaltet. Der Schalttransistor T15 liegt mit seinem Emitter über einen Spannungsteiler R1, R2 bzw. über parallel hierzu geschaltete Teile einer Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors T15 am positiven Anschluß einer Gleichspannungsversorgung, währcnd der Kollektor des Schalttransistors T15 über die Last L zum geerdeten negativen Anschluß der Gleichspannungsversorgung geführt ist.In the circuit shown in the figure, an input 24 is on Control signal supplied. This control signal goes to the base of a transistor T13 and switches it through. Thus, a switching transistor Ti receives a base current and is switched on. This makes the load current for one in series with the switching transistor T15 lying load L, which is bridged by a DiM e Dl, switched on. Of the Switching transistor T15 has its emitter connected to a voltage divider R1, R2 or via parts of a circuit connected in parallel with this to the intermittent Switching off the switching transistor T15 at the positive terminal of a DC voltage supply, while the collector of the switching transistor T15 via the load L to the grounded negative Connection of the DC voltage supply is performed.

Zwischen die Basis &es Schalttransistors T15 und dem positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung ist der Emitter-Kollektor- Kreis eines Transistors T14 geschaltet, dessen Basis an einem Mittelabgriff des Spannungsteilers R1, R2 liegt. Steigt der Emitterstrom des Schalttransistors T15 über einen bestimmten Wert an, so öffnet der Transistor T14 und begrenzt den Basisstrom des Schalttransistors T15 und damit auch dessen Emitter-bzw. Kollektorstrom. Der ungekühlte Schalttransistor T15 würde nun bei länger anhaltender Störung durch eine zu hohe Verlustleistung zerstört werden, falls keine Abschaltung erfolgt.Between the base & es switching transistor T15 and the positive one The connection of the DC voltage supply is the emitter-collector circle of a transistor T14, whose base is connected to a center tap of the voltage divider R1, R2 lies. If the emitter current of the switching transistor T15 rises above a certain level Value, the transistor T14 opens and limits the base current of the switching transistor T15 and thus also its emitter or. Collector current. The uncooled switching transistor In the event of a prolonged disturbance, T15 would now be due to excessive power dissipation destroyed if there is no shutdown.

Um eine Zerstörung des Schalttransistors T15 zu vermeiden, ist die Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalt -transistors T15 vorgesehen. Diese Schaltung ist folgendermaßen aufgebaut: an den Emitter des Schalttransistors T15 ist eine Diode D9 angeschlossen und führt über einen Kondensator C8 zum positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D9 und dem Kondensator C8 ist zur Basis eines Transistors T16 geführt, dessen Emitter unmittelbar an dem positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung und dessen Kollektor über einen Spannungsteiler R46, R47 am negativen Anschluß der Gleichspannungsversorgung liegt.In order to avoid destruction of the switching transistor T15, the Circuit for intermittently switching off the switching transistor T15 is provided. This circuit is constructed as follows: at the emitter of the switching transistor A diode D9 is connected to T15 and leads to the positive via a capacitor C8 Connection of the DC voltage supply. The connection point between the diode D9 and the capacitor C8 is led to the base of a transistor T16, the emitter of which directly to the positive connection of the DC voltage supply and its collector Via a voltage divider R46, R47 at the negative connection of the DC voltage supply lies.

Von einem Mittelabgriff des Spannungsteilers R46, R47 führt eine Verbindung über eine Schmitt-Triggerschaltung ST und eine Diode D8 zum Eingang 24 der Schutzschaltung.A connection leads from a center tap of the voltage divider R46, R47 Via a Schmitt trigger circuit ST and a diode D8 to the input 24 of the protective circuit.

Die Arbeitsweise der Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors T15 ist folgende. Sobald der Emitterstrom des Schalttransistors T15 einen bestimmten Wert überschreitet, der noch unterhalb des zulässigen Wertes für die Strombegrenzung liegt, wird die Diode D9 leitend, der Kondensator C8 wird aufgeladen und der Transistor T16 wird ebenfalls leitend und zieht einen Kollektorstrom. Die Schmitt-Triggerschaltung ST schaltet hierdurch angesteuert über den Spannungsteiler R46, R47 durch. Das Ausgangs-Nullsignal der Schmitt-Triggerschaltung ST sperrt nun über die Diode D8 den Steuereingang des Transistors T1,, so daß der Transistor T1) und damit auch der Schalttransistor T15 stromlos wird.The operation of the circuit for intermittent shutdown of the Switching transistor T15 is as follows. As soon as the emitter current of the switching transistor T15 exceeds a certain value, which is still below the permissible value for the current limitation, the diode D9 becomes conductive, the capacitor C8 becomes charged and the transistor T16 also becomes conductive and draws a collector current. The Schmitt trigger circuit ST switches as a result, controlled via the voltage divider R46, R47 through. The output zero signal of the Schmitt trigger circuit ST now blocks Via the diode D8 the control input of the transistor T1, so that the transistor T1) and thus also the switching transistor T15 is de-energized.

Sobald der Schalttransistor T15 abgeschaltet worden ist, fließt die auf dem Kondensator C8 aufgebaute Ladung über die Basis des Transistors T16 ab. Wenn nun der Transistor T16 wieder sperrt, wird der Transistor T13 über die Schmitt-TriggersebaltungST geöffnet und der Schalttransistor T15 schaltet wieder ein. Damit kann ein neuer Zyklus des intermittierenden Abschaltens des Schalttransistors T15 beginnen.As soon as the switching transistor T15 has been switched off, the flows charge built up on the capacitor C8 via the base of the transistor T16. If now the transistor T16 blocks again, the transistor T13 is activated via the Schmitt trigger circuit ST opened and the switching transistor T15 switches on again. With that a new one can Start cycle of intermittent switching off of switching transistor T15.

Durch diese Schaltung ist sichergestellt, daß der Schalttransistor T15 nicht in einen Arbeitsbereich kommt, in welchem die KollektorverlustleiOung eine zusätzliche Erwärmung verursachen würde. Der Schalttransistor T15 arbeitet also immer im Schaltbetrieb.This circuit ensures that the switching transistor T15 does not come into a work area in which the collector loss line would cause additional heating. The switching transistor T15 works so always in switching mode.

Im Kurzschlußfall begrenzt der Transistor T14 den Strom durch den Schalttransistor T15 während dieser SchaltWhaWe so weit, daß der Schalttransistor T15 auch nicht durch einen second breakdown zerstört werden kann. Mit der vorliegenden Schutzschaltung ist also der Schalttransistor T15 sowohl gegen Kurzschluß als auch gegen einfache Überlastung zuverlässig geschützt.In the event of a short circuit, the transistor T14 limits the current through the Switching transistor T15 so far during this SchaltWhaWe that the switching transistor T15 cannot be destroyed by a second breakdown either. With the present Protection circuit is therefore the switching transistor T15 against both short-circuit and reliably protected against simple overload.

Claims

Protection circuit for a switching transistor connected in series with a load in the event of a short circuit and overload of the load, as a result of which a load current-dependent limiting circuit (T14, Rl, R2) for the base current of the Switching transistor (T15) and a circuit (C8, D9, T16, R46, R47, ST, D8) for intermittent Switching off the switching transistor (T15) are provided depending on the load current.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c Note that in the intermittent shutdown circuit there is a Schmitt trigger circuit is provided.

Protective circuit according to Claim 1 or 2, characterized in that it is possible c h n e t that the load current-dependent limiting circuit from one over one Voltage divider (Ri, R2) load current-dependent controlled, on the base of the switching transistor (T15) switched transistor (T14).

4. Protection circuit according to one of claims 1 to), characterized ge k It is noted that the circuit for intermittent disconnection from a Diode (D9) between the emitter of the switching transistor (T15) and the base of a further transistor (T16), with between the diode (D9) and the emitter the further transistor (T16) has a capacitor, the further transistor (T16) connected to the supply voltage in series with a voltage divider (R46, R47) and a tap of the voltage divider (R46, R47) via another diode (D8) to the Input (24) for controlling the switching transistor (T15) is performed.

5. Protection circuit according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the Schmitt trigger circuit (ST) between the tap of the voltage divider (R46, R47) and the other diode (D8). Blank page